Климат сместил ось Земли

Расположение Северного и Южного полюсов не является статичным и неизменным местом на нашей планете. Ось, вокруг которой вращается Земля, — или, точнее говоря, поверхность, из которой выходит невидимая линия, — всегда движется из-за процессов, которые ученые не полностью понимают. То, как вода распределяется по поверхности Земли, является одним из факторов, влияющих на дрейф.

Предоставлено: Питер Рид, Эдинбургский университет.

Согласно новому исследованию, проведенному в США, в середине 1990-х тающие ледники перераспределили достаточно воды, чтобы направление полярного блуждания изменилось и ускорилось на восток. Письма о геофизических исследованиях, краткие отчеты с немедленными последствиями, охватывающими все науки о Земле и космосе.

«Более быстрое таяние льда в условиях глобального потепления было наиболее вероятной причиной изменения направления полярного дрейфа в 1990-х годах», — сказал Шаньшань Дэн, исследователь из Института географических наук и исследований природных ресурсов Китайской академии наук. Университет Китайской академии наук и автор нового исследования.

«Земля вращается вокруг оси, похожей на волчок», — объясняет Винсент Хамфри, ученый-климатолог из Цюрихского университета, не принимавший участия в этом исследовании. Если вес волчка перемещается вокруг, волчок начнет наклоняться и раскачиваться при изменении его оси вращения. То же самое происходит с Землей, когда вес переносится из одной области в другую.

Исследователи смогли определить причины полярного дрейфа, начиная с 2002 года, на основе данных эксперимента по восстановлению гравитации и климата (GRACE), совместной миссии НАСА и Немецкого аэрокосмического центра, запущенной с помощью спутников-близнецов в том же году и последующей миссии. в 2018 году. Миссия собрала информацию о том, как масса распределяется по планете, измеряя неравномерные изменения силы тяжести в разных точках.

Предыдущие исследования, опубликованные по данным миссии GRACE, выявили некоторые причины более поздних изменений в направлении. Например, исследования определили, что более недавние перемещения Северного полюса от Канады к России были вызваны такими факторами, как расплавленное железо во внешнем ядре Земли. Другие сдвиги были частично вызваны так называемым изменением запасов воды на суше, процессом, в результате которого вся вода на суше, включая замерзшую воду в ледниках и грунтовые воды, хранящиеся под нашими континентами, теряется из-за таяния и откачки грунтовых вод.

Таяние ледников на Аляске, Гренландии, Южных Андах, Антарктиде, Кавказе и на Ближнем Востоке ускорилось в середине 90-х годов, став главной движущей силой, толкающей полюса Земли к внезапному и быстрому дрейфу к 26 ° в.д. со скоростью 3,28 миллиметра. (0,129 дюйма) в год. Интенсивность цвета на карте показывает, где изменения в воде, хранящейся на суше (в основном в виде льда), оказали наибольшее влияние на движение полюсов с апреля 2004 года по июнь 2020 года. На графиках на врезке показано изменение массы ледника (черный) и рассчитанное изменение в воде на суше (синий) в регионах наибольшего влияния. Предоставлено: Deng et al (2021) Geophysical Research Letters / AGU

Авторы нового исследования полагают, что эта потеря воды на суше способствовала сдвигам полярного дрейфа за последние два десятилетия, изменив способ распределения массы по всему миру. В частности, они хотели посмотреть, может ли это также объяснить изменения, произошедшие в середине 1990-х годов.

В 1995 г. направление полярного дрейфа сместилось с юга на восток. Средняя скорость заноса с 1995 по 2020 год также увеличилась примерно в 17 раз по сравнению со средней скоростью, зарегистрированной с 1981 по 1995 год.

Теперь исследователи нашли способ перевернуть современный анализ отслеживания полюсов назад во времени, чтобы узнать, почему произошел этот дрейф. Новое исследование рассчитывает общую потерю воды на суше в 1990-х годах до начала миссии GRACE.

«Полученные данные дают ключ к изучению движения полюсов, обусловленного климатом в прошлом», — сказала Суксия Лю, гидролог из Института географических наук и исследований природных ресурсов Китайской академии наук, Университета Китайской академии наук и соответствующих организаций. автор нового исследования. «Цель этого проекта, финансируемого Министерством науки и технологий Китая, — изучить взаимосвязь между водой и полярным движением».

Потеря воды и полярный дрейф

Используя данные о потере ледников и оценки откачки грунтовых вод, Лю и ее коллеги рассчитали, как изменяется вода, хранящаяся на суше. Они обнаружили, что вклад потери воды из полярных регионов является основным фактором полярного дрейфа, с вкладом потери воды в неполярных регионах. В совокупности вся эта потеря воды объяснила изменение полярного дрейфа на восток.

«Я думаю, что это дает интересное свидетельство этого вопроса», — сказал Хамфри. «Он говорит вам, насколько сильно это изменение массы — оно настолько велико, что может изменить ось Земли».

Хамфри сказал, что изменение оси Земли недостаточно велико, чтобы повлиять на повседневную жизнь. Это может изменить продолжительность дня, который мы переживаем, но только на миллисекунды.

По словам Дэн, более быстрое таяние льда не может полностью объяснить сдвиг. Хотя они не анализировали это специально, она предположила, что небольшой пробел может быть связан с деятельностью, связанной с хранением воды на суше в неполярных регионах, например, с неустойчивой откачкой грунтовых вод для сельского хозяйства.

Хамфри сказал, что это свидетельство показывает, насколько прямая человеческая деятельность может повлиять на изменение массы воды на суше. Их анализ выявил большие изменения в водной массе в таких областях, как Калифорния, северный Техас, регион вокруг Пекина и север Индии, например, — все районы, которые перекачивают большие объемы грунтовых вод для сельскохозяйственных нужд.

«Вклад грунтовых вод также важен, — сказал Хамфри. «Здесь у вас есть проблема местного управления водными ресурсами, которую можно выявить с помощью этого типа анализа».

Лю сказал, что это исследование имеет большее значение для нашего понимания хранения воды на суше в начале 20 века. У исследователей есть данные о полярном дрейфе за 176 лет. Используя некоторые из методов, описанных ею и ее коллегами, можно было бы использовать эти изменения направления и скорости, чтобы оценить, сколько воды на суше было потеряно за последние годы.